测深仪水上测量应用--吾爱海洋

一、引言
随着RTK的普及和水上导航测量软件的成熟，一种新型的水上测量方式---无验潮水下地形测量应运而生，因其具备全天候、精度高、作用距离远、效率高的特点，与传统的测量方式相比有着巨大的优势，极大地提高了工作效率，被广泛的应用于各种工程测量之中，本文结合实践经验，介绍无验潮水下地形测量方法及应用。

8 t: X" g. D) H- f" o6 k                               
登录/注册后可看大图

" N/ ]# n9 ?1 M+ k* d

二、测深仪的原理
' B" [8 Q4 J8 B- o/ \

' i$ ?7 P  _1 C2 R: X

' ^; u7 I4 |) \; f                               
登录/注册后可看大图

9 \$ I- P5 J. t  T7 \+ a( o利用超声波穿透介质并在不同介质表面会产生反射的现象，利用超声波换能器（探头）发射超声波，测出发射波和反射波之间的时间差来进行测量水深。 声波在水中的传播速度为V，换能器（探头）发出超声波，声波经探头发射到水底，并由水底反射回到探头被接收，测得声波信号往返行程所经历的时间为t，则：Z = Vt/2；同时根据探头上固定杆的刻度可获知水面与探头之间的距离，即吃水深度，两者之和即为水深。

三、无验潮水下地形测量基本原理
4 F6 K+ w' D$ |! J& ]1 t; k水下地形测量的主要任务是确定水下某一点的泥面标高，即下图A点的平面坐标(X, Y,Z) 普通的DGPS测量的高程值h0精度比较差，满足不了要求，为了解决水下地形测量，在精度要求不高的地方需要人工的方法检验潮位，这就是常规的验潮方法。
; w- T5 n- K( s

. I4 n1 ~0 l  @" z5 C9 Z7 E7 s& u

3 U: |4 e  ~; O$ o4 K! h, n( j                               
登录/注册后可看大图

) ~) l/ j+ v$ h" q5 ~: B( V说明：
6 h  i) R, {: Z5 t! P* vh为GPS天线到水面的距离（即天线高）。
a为吃水。
' c) w( W4 L$ Y8 p& O# }0 H% W$ E. zb为换能器杆子的长度（常数）。
s为换能器底部到水底的深度。
H为水深。
h0直接由RTK实时测得。
: c( T# n1 R) z4 s另外：Z=h0-h-H=水位-H 其中h0-h即为常说的水位。
$ D) \& E( E! p" M7 m如上图所示可知Z=h0-b-s 其中水底高程Z只和h0及S相关，与潮位无关，从而达到无验潮效果。

0 ]: C: k- I# `2 O9 e! `四、水下地形测量要求及设备
3 a$ r6 V% H# p/ U" `( N, C+ x9 f  x水下地形测量的工作主要由RTK接收机、 数字化测深仪 、内置导航软件等组成。为满足码头施工的需要，根据项目设计要求，需对该水域进行1:500水下地形图测量。
作业采用的仪器设备软件有：
华测X91GNSS(1+1)
华测D330单频测深仪
: e$ S( E: r9 P0 d) L, C华测Hydronav导航软件
AUTOCAD辅助成图系统
$ Z5 C9 K) A+ {# S' z$ @+ `" ]# C
五、水下地形测量的具体实施
水下地形测量分三部分：前期的准备工作，外业数据采集，内业处理及成图输出。
+ l: x) Q( i: m$ O1、前期的准备工作。
a. 控制点数据的收集，施工区域位置的确定，施工区域计划线的绘制。
9 J! P4 m5 R' S! o' O/ U& [b. 测深仪换能器的绑扎，换能器一般绑在距离船尾1/3为宜，吃水深度以超过0.5米为佳。
c. 任务的建立，设置坐标系、 投影、 转换参数。
% J7 m4 u. Y0 [  P# X7 A9 Zd. 施工区域计划线的绘制。

如下图按1:500的要求，将施工区域按5米间隔将整个区域分布好。

" R) J) t4 Y/ r  P. `; E

                               
登录/注册后可看大图

2、外业的数据采集
( n- Y+ |8 B( J) t7 g. [, da.RTK作业：将GPS基准站架设在固定的位置，启动基准站，用移动站采集控制点坐标，进行点校正，再找另外一个控制点进行比对，检测结果符合要求后，方可进行数据采集工作。
% x1 J% R( \6 A2 g8 `- R3 [b.测深仪水深的比对：在进行水深记录之前，需进行水深的比对工作，调节测深仪的声速，确保测量深度在误差范围内（一般在静水条件下，用比对板在不同的深度进行比测，也可用测深锤比对，通过调节声速，达到要求）。
6 E% B$ @3 L8 u7 Vc.RTK和测深仪的联机调试：
（1）将RTK接收机通过数据线连接上D330测深仪,设置好GPS和测深仪的数据格式，通过串口调试助手将信号连接通。
; J. z: ^* z7 U% y: }  o: `（2）坐标的检测：将RTK点校正的参数输入到导航软件中，检测软件显示坐标和手簿显示的坐标是否一致（注意：设置好天线高后导航软件显示的高程即为水位），检测合格后方可进行数据采集。
9 k, V$ x/ d, R( Vd.数据的采集和保存
（1）打开测深软件，将水深测量图像实时保存下来。
# q! B5 ^8 K. i7 G: t  c（2）打开导航软件，按设计好的计划线，按2米一个点进行数据采集，采集结束后保存。
, c2 l) E9 S/ \1 D3 O4 ?

! Z- c  x) k6 ~# M; S0 u                               
登录/注册后可看大图

- u/ V# J. y& C3 p  ]: m& i

3、内业处理及成图输出
+ a& F5 M( d; q+ ~" Y; h3 ja.内业处理：将记录好的原始数据，通过数据取样，去掉有粗差的水深点，通过后处理软件生成坐标数据文件,数据格式为（点号，X,Y,Z）。

, [9 T/ j  e8 W4 |* z1 d' [

                               
登录/注册后可看大图

b.成图输出：将通过内业处理好的坐标文件通过绘图软件，直接可以显示位置信息，生成等高线，断面图，三维立体效果图，并可进行土方量的计算和统计。
0 I7 A, y0 Z" }
7 w' \2 m( H" O9 ~- r! n$ Z. [- e' H- n

4 d2 A4 b3 X" Q5 O+ W                               
登录/注册后可看大图

六、成果的检验
同一地方不同方式比较：在距离码头1公里位置设立自动潮位仪，人工验潮的方式，对同一段进行3次水深测量，无验潮方法测得的数据经过比对，水底高程差值基本小于0.1米。 同一地方交叉测量：在测量的时候先纵向测3条线，再横向测3条线，其中位置相交的地方进行水深比较，水深互差在0.1米之内。
; _- n9 r6 d$ ~' m: Z5 X& f! ?  H七、无验潮水下地形测量的优点
$ w1 q7 O. c$ O8 e0 z6 L1、无须验潮数据，减少工作量。验潮法需要专人测量水位，建立验潮站或者花钱从水文部门获取水位数据。
2、每个水位与GPS通过软件自动同步，极大提高精度，GPS数据更新速度达 10 Hz ，每个水深点都对应的水位值，无须内插或外推。
3、减少波浪等引起的误差。验潮法测量中由于波浪影响，换能器上下起伏使得测的水深有误差，在数据处理时无法消除，而无验潮法是通过GPS天线高程来推算水下高程的，天线与探头的相对位置固定，船舶的上下波动跟结果无关。
. Z* B; P; Q3 {1 p7 {2 D; ?% P4 S4、数据处理方便、快捷。无验潮采集的数据全部集中在一个文件里面，无需输入潮位信息，即时能进行后处理，编辑水下地形图或断面图。
3 O: z6 M* q/ L) {八、结束语
利用测深仪无验潮技术进行水深测量，使得水深测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、，极大的提高了生产效率，结合华测的Hydronav导航软件，真正实现了全自动测量。值得在水深测量乃至其它水下地形测量中大力推广应用。

本文源自华测file:///C:UserschcAppDataLocalTemp%W@GJ$ACOF(TYDYECOKVDYB.png，转载请注明出处

* ?! H1 e: C' ^8 |; U' L( ]转载自：化工仪器网